بخشی از مقاله
چکیده
در این پروژه کارایی جلبک در فرایند رنگزدایی ماده رنگزای Direct black 38 موجود در آبهای آلوده برخی صنایع رنگرزی بررسی شده و تاثیر عوامل مختلف اعم از مقدار اولیه جلبک غلظت اولیه ماده رنگزا جریان سیال مقدار شوری و pH در فرایند رنگزدایی مورد بررسی قرار گرفته است. و بهینه سازی فرآیند با استفاده از طراحی مرکب مرکزی - روش رویه پاسخ - مورد مطالعه قرار گرفته است.بررسیهای اسپکتروفوتومتر نشان دادند که در شرایط بهینه مربوط به مقدار اولیه جلبک 10 گرم ,pH=2 زمان 60 دقیقه, جریان سیال ,1,19 مقدار شوری 25 میلیگرم برای 10ppm از ماده رنگی Direct black 38 راندمان حذف %70 تعیین گردید.
مقدمه
امروزه پر واضح است که مشکلات مرتبط با آلودگی، از دغدغه اصلی جامعه میباشند. قوانین محیطی، قابلیت اجرای کلی داشته و اجرای آنها روزبه روز دقیقتر شده است. بنابراین از لحاظ سلامت، محیط و اقتصاد، تلاش و مبارزه با آلودگی، یک موضوع عمده مح سوب می شود. امروزه، اگرچه اهمیت ا ستراتژیکی آب شیرین، بطور جهانی بیش از قبل، نمایان شده است و اگرچه مباحث مربوط به مدیریت و کنترل آب پایدار میتواند تقریباً در هر برنامه و دستور کار علمی، اجتماعی یا سیاسی در سرتاسر جهان به چشم بخورند، منابع آبی با تهدیدات کیفی و کمی شدیدی مواجه هستند. افزایش آلودگی، توسعه اقتصادی سریع و صنعتیسازی، ریسکهای جدی در خصوص موجودیت و کیفیت منابع آبی در بیشتر مناطق در سرتاسر جهان ایجاد کرده است .
[1] مواد طبیعی و غیرطبیعی که در نتیجه فعالیتهای آبی خانگی، صنعتی و کشاورزی وارد محیط زیست می شود منجر به آلودگی میشود. هنوز مواردی مورد وجود دارد که فاضلاب خانگی رو ستایی و شهری م ستقیماً وارد مجاری آب اغلب بدون تصفیه میشوند. فضولات سال به سال بواسطه طرح موجود تا سی سات شبکههای تامین آب در بی شتر رو ستاها، رو به افزایش میباشند. همچنین، گسترش فعلی شبکههای آب در چندین شهر بدون ساختار متقارن سیستمهای فاضلاب جدید یا تعمیر سیستم های موجود، مشکلات را وخیمتر کرده و خطرات بهداشت عمومی را افزایش داده است .[2]
روش کار
با توجه به مشخصات ظاهری و مورفولوژیکی وآنوتومیکی نمونه جلبک که که با استفاده از میکروسکوپ نوری بدست آمد جنس جلبک شناسایی شد. آزمایشها در یک راکتور با جریان برگشتی حاوی محلول رنگی بیومس جلبک مورد نظر انجام گرفت مشخص کردن اثرات عوامل محیطی و عملیاتی بر کارای حذف رنگ در راکتور سیستم جریان برگشتی با تغییر دادن عوامل مورد نظر اعم از غلظت ابتدای ماده رنگزا - 50-10 - ppm با تغییر دادن - 8-2 - pH مقدار جلبک - 10-1 - gr مقدار نمک - 100-25 - mgr و تغییر دبی - 1,54-1,19 - انجام پذیرفت. برای انجام آزمایش از نرم افزار minitab استفاده میشود که به این منظور در مرحله اول آزمایش غربالگری انجام میگیرد.
در روش طراحی آزمایش Design of perimant آزمایش به گونهای طرحریزی میشود که به منظور رسیدن به پاسخ فاکتورها به صورت هم زمان با هم آزمایش میشود چارچوب اصلی طراحی آزمایش بر اساس یک سری طرحهای استاندارد است که بر هم کنش بین فاکتورها را به منظور اثری که ممکن است روی یک دیگر داشته باشند در نظر گرفته شده همچنین با تعداد آزمایشات کمتری میتوان به نقطه بهینه نهایی رسید. روش تهیه محلول مورد استفاده تهیه محلول مادر Direct balck 38 0/1 گرم از Direct black 38 را وزن کرده و در یک بالن دو لیتری با آب مقطر به حجم میرسانیم تا محلولی از با غلظت 100 میلیگرم بر لیتر به عنوان محلول مادر حاصل شود سایر محلولهای با غلظتهای مختلف از آلاینده با استفاده از رقیق سازی از محلول مادر تهیه گردید لازم به ذکر است که در هر بار دو لیتر از محلول Direct black 38 تهیه کرده و از راکتور عبور داده میشود.
روش اندازه گیری غلظت ماده رنگزای
Direct black 38 در این پژوهش به منظور اندازهگیری غلظت Direct black 38 از مشخصات جذب آن در ناحیه UV-VIS استفاده شد. برای این کار ابتدا جهت تعیین طول موج ماکزیمم طیف جذبی Direct black 38 با غلظت 20 میلیگرم بر لیتر در محدوده 800-200 نانومتر به وسیله اسپکتروفتومتر دو شعاعی رسم شد. همچنین پس از تعیین طول موج ماکزیمم Direct black 38 محلولهای با غلظتهای متفاوت از آن تهیه و جذب آنها در طول موج 490 نانومتر اندازهگیری شد و منحنی کالیبراسیون آن رسم گردید. در تمامی آزمایشات جهت تعیین غلظت باقی مانده DB 38 در طول فرایند در زمانهای مختلف از محلول نمونهبرداری شد و پس از تعیین جذب نمونهها توسط نمودار کالیبراسیون غلظت آنها مشخص گشت وبرای راندمان حذف در هر لحظه از فرایند مورد استفاده قرار گرفت.
تعریف درصد کسر تبدیل
برای رسم نمودارهای لازم در این کار پژوهشی از - % - R استفاده خواهد شد R - % - در واقع بیانگر میزان درصد حذف آلاینده بود و رابطه آن به صورت زیر میباشد. % = × 100 که در این رابطه C0 غلظت اولیه آلاینده در هر لحظه میباشد و R% نیز درصد کسر تبدیل - راندمان - در آن لحظه است تصاویر SEM از سطح جلبکهای اسپیروژیر
تصاویر SEM تصویر - 1 - از سطح جلبک اسپیروژیر
تعیین متغیرها و سطوح آنها و غربالگری دادهها
در پژوهش حاضر بهینه سازی فرایند حذف ماده رنگزای DB 38 از آبهای آلوده با بکارگیری روش رویه پاسخ و بررسی 6 فاکتور pH محلول مقدار شوری, دبی ,جریان غلظت اولیه , DB 38 مقدار جلبک, زمان تماس, موررد بررسی قرار گرفت با توجه به متغیرها طراحی این آزمایش به روش رویه پاسخ با استفاده از نرمافزار minitab انجام شد که شامل 16 آزمایش مطابق جدول زیر میباشد. با توجه به نمودارهر چه خطوط شیبدار باشد آن پارامتر موثرتر است و نتایج نشان میدهد که با افزایش زمان با کاهش غلظت DB38 با کاهش pH و افزایش مقدار جلبک و کاهش دبی راندمان حذف افزایش مییابد و مشاهده شد که مقدار شوری تأثیر چندانی در راندمان حذف نداشته است. نمودار - 3 - تاثیرات اصلی فاکتورها بر حذف ماده رنگزا DB38 در غربالگری پارامترهای موثر بر فرایند به روش تخریب زیستی با استفاده از جلبک سبز اسپیروژیر
اثر pH بر فرآیند رنگزدایی
یک فاکتور بسیار مهم در قابلیت جذب سطحی و بیولوژیکی pH میباشد. تغییر در مقدار اولیه pH مقدار جذب رنگ DB38 را تحت تأثیر قرار میدهد. فرایندهای بیولوژیکی وابستگی بالایی به pH دارد .[3] فرایندهای بیولوژیکی وابستگی بالایی به pH دارد. با توجه به نتایج به دست آمده از نمودار - 3 - با افزایش زمان فرایند در pHهای اسیدی راندمان حذف بیشتر میباشد با توجه به اینکه در عملکرد جلبک زنده مکانیسم حذف تجزیه زیستی میباشد و تخریب رنگ توسط آنزیمهای برون سلولی و درون سلولی جلبک
